风电塔架筒体钢板不预弯卷制工艺的优化

高亮亮 晏芳 鲍永婷 曹立辰

中国水电四局（兰州）机械装备有限公司 甘肃兰州 730050

在风力发电高塔中，塔架筒体是最基础的大型部件。由于塔筒的体积过大，因此在制作时，必须将塔筒划分成多段。风力发电塔架筒体通常由3-4小段分段装配而成，段与段之间采用法兰连接，每小段由8-14段单节筒体拼焊组成。单节筒体首先经数控切割成扇形，再经卷板机卷制成规定的直径[1]。一套风力发电塔架筒体由25-35节左右的单节筒体组焊而成，33套塔架则有825-1155节单节筒体。卷制工序的进度及卷制质量，已经成为制约塔架生产工艺流程的重要因素。板料卷制工序质量也成为了每段塔筒质量的基础保证。

1 工艺优化的必要性

工艺优化前风力发电塔架制作钢板卷制工序一直沿用着先预弯再进行卷制的工艺流程。

第一步：送进板材，对料；第二步：上辊水平移动至-X位置，下降至Y1位置；下辊反转，使钢板至成形位置。第三步：下辊一边正转，上辊一边压下，按预先设定的角度对板材的一端进行预弯；第四步：重复以上工序，对板材的另一端进行预弯；第五步：上辊压下至Y2位置停止，下辊连续正转；第六步：上辊提升Y2-α，水平移动+X位置，压下相同位置Y2，下辊正转；第七步：上辊移至X=0，压下至Y4位置，下辊正反转，进行补偿弯曲。

由以上工序流程可以看出，卷制时，先用起重机械将板料吊起，将板料一端放入卷板机，进行卷制预弯，预弯完成后吊离卷板机，将板料另一端重复此工序，再由压缝班组专门对卷制好的单节筒体进行压缝。预弯前先根据筒体直径设定好卷制角度，并设定好间隙。由于在卷制中先对板材的两端进行了预弯，预弯的角度、预留间隙的合适与否将直接影响压缝的质量。经预弯卷制完成后的单节筒体极易产生如下图2所示的表面翘曲变形。图1中筒体两端接头处向筒体中心凹陷，致使纵缝焊接过程中焊道不平整，极大的影响着焊接质量；图1中筒体钢板对接处产生直边，加大了单节筒体校圆的难度，影响筒体的形位公差。要校正图1中由卷制产生的缺陷，单节筒体至少在卷板机上回圆三次，延长了单节筒体对卷板机的占用时间，增大了机械操作人员的工作量，工作效率低，从而制约了整个生产进度。

图1 工艺优化前筒体纵缝截面示意图

2 优化后的筒体钢板卷制工艺

为了提高生产量，解决卷制工序中存在的制约因素，提高卷制质量，经过技术人员多次试验，最终决定对钢板卷制工艺进行优化，优化后的卷制工艺取消了预弯工序，将数控下料、开坡口工序完成后的板料直接转入卷制工序。

卷制时，板料两端不再进行预弯，根据筒体直径设定好卷制角度和间隙，直接将板料一次性卷制成筒体[2]。

优化后的卷制工艺如下：

第一步：送进板材，对料；第二步：上辊水平移动至-X位置，下降至Y1位置；下辊反转，使钢板至成形位置；第三步：下辊一边正转，上辊一边压下；第四步：上辊压下至Y2位置停止，下辊连续正转；第五步：至板材的端部停止，上辊压下Y3停止，对板材的端部直接加压预弯；第六步：上辊提升Y2-α，水平移动+X位置，压下相同位置Y2，下辊正转；第七步：至板材的端部停止，上辊压下Y3位置停止，对板材的端部直接加压预弯；第八步：上辊移至X=0，压下至Y4位置，下辊正反转，进行补偿弯曲。

由工艺流程可以看出，优化后的卷板工序对板料两端不再进行预弯，直接对板料进行卷制，一次性卷制成功，并在卷板机上进行压缝。工艺优化后筒体纵缝截面示意图如图2所示。

图2 工艺优化后筒体纵缝截面示意图

3 应用效应

优化后的筒体钢板卷制工艺先单节筒体进行卷制，同时进行压缝、纵焊、校正，卷制工艺后，得到如图2所示的单节筒体。图中筒体截面钢板边缘均圆滑过渡，不存在翘曲等卷制缺陷，钢板对接处平整，不存在直边，纵缝的外观质量得到改善，回圆压缝工序也可快速、优质的完成。筒体卷制质量提高的同时，由于省去了两端预弯的工序，板料不需重复来回吊运，单节筒体钢板卷制数量，由15节/天提高到30节/天，产量得到了大幅度提升；工作效率提高的同时，还极大的减轻了操作人员的工作强度。应用优化后的卷制工艺，卷制质量良好，卷制单节筒体的生产效率明显提高。改进后的卷制工艺，减少了卷制预弯的工时，同时也减少了卷板机和起重机械的工作量。卷制工艺优化前，6个人工15张/天，工艺优化后，2个人工30张钢板/天，相比优化前节约了4个人工，且产量提高了一倍。由此可见，筒体钢板卷制工艺优化后，质量和进度不再是矛盾体，而是共同的得到了提升[3]。

4 结语

我国正逢风电发展的大好时机，风电设备市场竞争激烈，塔架筒体制作必须考虑产品实际情况和企业现有技术条件，尽量使工艺简单适用，具有良好的可操作性，这样才能兼顾工程质量、交货工期及成本。对于卷板机卷制由以前预弯改为不预弯直接卷制的工艺，从卷制的质量、制作进度、成本控制方面，以及对后续工序的影响，都起到了非常积极的作用。